CN106402188B - 同步隔圈和此类同步隔圈在同步系统上的连接 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同步隔圈(15)，具有：径向朝内的第一摩擦面(2)；径向朝外的第二摩擦面(4)；以及至少一个在轴方向上延伸超出摩擦面的固定连接板(16a‑c)，用于抗扭连接到棘轮(18)上。固定连接板(16a‑c)在圆周方向(12)上在一圆周角区域中延伸，并且在所述圆周方向(12)上通过与第一径向方向(10)平行的分界面(18a、b)来形成边界以及在圆周方向的反方向上通过与第二径向方向平行的分界面来形成边界。其中，两个径向方向中的至少一个不对应所述圆周角区域的对称轴。

Description

同步隔圈和此类同步隔圈在同步系统上的连接

技术领域

本发明的实施例涉及同步隔圈(Synchronzwischenring)，并且特别是涉及如何将此类同步隔圈有利地连接(anbinden)到同步系统(Synchronisierung)。

背景技术

同步系统被使用在大量的应用(例如构造换档的机动车变速器(Kraftfahrzeuggetriebe))中，以使得在换档时棘轮(Schaltrad)或滑动离合器(Schaltmuffe)的磨损最小化。其中，能够在原理上在单步同步系统之间以及在多步同步系统之间加以区分，单步同步系统具有唯一一个摩擦面用于对滑动离合器与棘轮的转速进行匹配，而多步同步系统则具有两个或更多个摩擦锥轮(Reibkonen)或摩擦面，这些摩擦锥轮或摩擦面用于在匹配转速或进行同步期间在滑动离合器和棘轮之间传递扭矩。

对于两步同步或多步同步，在换档操作(即在该操作期间滑动离合器在所选排挡的棘轮方向上移动)期间，外同步圈压向同步隔圈，而另一方面同步隔圈也压在内同步圈上，从而使得设置在同步圈或同步隔圈上的摩擦涂层

和摩擦面以类似摩擦离合器的方式工作，以便连续传递多个扭矩，并因此导致在滑动离合器与棘轮之间的转速平衡。为了使这一点成为可能，将同步隔圈抗扭连接到棘轮上，并且将内同步圈和外同步圈与滑动离合器抗扭连接。与两步同步一样，三步同步通常也要求三个可移动的圈，以便提供所需数量的摩擦面。

因此，为了能够获得多步同步的优点-也就是更快且更轻松的换档以及更小的磨损-需要有在同步隔圈与棘轮之间的接口(Schnittstelle)，通过该接口能够将扭矩从同步隔圈传递到棘轮，并且允许在两个组件之间发生轴向相对移动。为了避免在该接口有不期望出现的、使换档变难的摩擦，常常采取的方式是尝试生成好的(也就是光滑的)表面，这些表面在同步隔圈与棘轮之间发生轴向相对移动时仅仅会造成很有限的额外摩擦损耗。此外，在对同步隔圈与同步系统或棘轮之间的接口进行设计或尺寸确定或构造时，要顾及在隔圈侧面以及在棘轮处相应接口侧面上与制造技术相关的问题(Belange)。此处例如要分别考虑两个组件所需的力传递以及成本尽量低廉的可制造性，在设想的

应用中，棘轮本身必须传递有时候非常大的扭矩，该扭矩通过在滑动离合器与棘轮的离合器齿轮(Kupplungsverzahnung)之间的接口来引导，这就要求棘轮在该接口处有明确的最低材料强度。在此，对截面(Querschnitt)或材料强度的削弱例如是通过在棘轮中的凹口来实现的，同步圈的固定连接板啮合到所述凹口中，以便在换档操作中引导扭矩。

根据一些将同步隔圈连接在棘轮或离合器齿轮上的实施方式，在离合器齿轮的齿圈(Zahnkranz)中铣削出径向朝内的凹槽，这些凹槽的平行侧壁能够紧密配合固定连接板，这些固定连接板在棘轮方向上从同步隔圈轴向延伸通过这些凹槽。对棘轮的离合器齿轮的齿圈进行完整开孔(Durchbrechen)，这要求离合器齿轮的齿圈的直径有过大的尺寸

并因此要耗费额外的材料或设置额外的(出于扭矩传递或变速器稳定性方面的原因本来不需要的)安装空间(Bauraum)。

对于可供选择的解决方案，同步隔圈通过对金属板材冲压并随后进行冷成型，从而使得从两个摩擦面(包括位于径向内侧和径向外侧的摩擦面)在轴方向上延伸出固定连接板，该固定连接板用于在棘轮上引导扭矩。在棘轮中，设置有与固定链接板相对应的、矩形的、并且与离合器齿轮的齿轮圆周相切的凹口。设置矩形的、切向布置的凹口需要一个(例如借助于激光切割的)后加工(Nachbearbeitung)步骤，在该后加工步骤中，已制成的离合器齿轮部件必须在切割工作台上被高成本地在x和y方向上受控移动。与制造方式无关，凹口的矩形截面在其径向外棱角处削弱，则离合器齿轮的截面或离合器齿轮材料的材料强度超过在(在圆周方向上看的)中心区域。因此，为了传递所需扭矩，此处必须对位于凹口棱角的径向最外侧区域上的离合器齿轮的直径或材料强度进行设计，而这可能导致结构尺寸或重量的额外升高。

在其它可供选择的解决方案中，例如在离合器齿轮的齿圈中引入孔，同步隔圈的固定连接板延伸通过该孔。设置该孔会特别削弱离合器齿轮的截面，并且由此导致同步隔圈在冷成型加工之后必须进行切削处理，以使其能够匹配孔的轮廓。而该切削处理是极其耗时且成本高昂的额外加工步骤。

因此还存在以下需求，即在成本或结构的角度上更有效地实现同步隔圈在棘轮上的连接。

发明内容

本发明的实施例的实现是通过一个同步隔圈，该同步隔圈具有：径向朝内的第一摩擦面；径向朝外的第二摩擦面；以及，至少一个在轴方向上延伸超出摩擦面的固定连接板，用于抗扭连接在棘轮上，该固定连接板在圆周方向上在一预定的圆周角区域(Umfangswinkelbereich)上延伸，并且在该圆周方向上通过平行于第一径向方向的分界面

来形成边界并且在圆周方向的反方向上通过平行于第二径向方向的分界面来形成边界，其中这两个径向方向中的至少一个不对应所述圆周角区域的对称轴。也就是说，所述分界面(通过这些分界面实现在圆周方向上在同步隔圈与棘轮之间的力传递)分别平行于径向方向。第一和第二径向方向彼此之间能围成一预定的角度，并且第一和第二径向方向具有共同的原点，也就是说，该第一和第二径向方向涉及同一坐标系。这能够尽可能降低不希望出现的摩擦，以及避免在圆周方向上有负载时发生圈的倾斜(就像例如在连接时可能出现的倾斜)，其中在圆周方向上给固定连接板形成边界的分界面彼此平行。

根据一些实施例，固定连接板具有圆环段(Kreisringsegment)的形状，也就是说，第一和第二径向方向具有共同的原点，并且分界面沿着径向方向。

此外，具有圆环段形状的固定连接板(该固定连接板具有在圆周方向上以及圆周方向的反方向上平行于径向方向的分界面)能够实现更加有效地构造棘轮或棘轮的离合器齿轮，这是因为不需要对凹口棱角处的截面进行针对过度尺寸的削弱，原因在于凹口本身具有圆环段的形状并因此能够沿着齿轮的圆周延伸。

也就是说，本发明的另一个实施例还包括一种棘轮，该棘轮用于具有排档齿轮和离合器齿轮的离合器，其中棘轮具有至少一个用于容纳同步隔圈的固定连接板的凹口，该凹口在圆周方向上在一圆周角区域中延伸并且在圆周方向上以及在圆周方向的反方向上分别通过与径向方向平行的分界面来形成边界。也就是说，棘轮中的凹口或袋状部分(Tasche)的形状不是矩形的，而是以圆环段形状沿着所述圆周延伸的，该凹口或袋状部分具有在轴向方向上(也就是说在旋转轴的方向上)重叠的移动的侧表面(即分界面，平行于径向方向)。

这些凹口例如能够在生产离合器齿轮盘时在成型工具或烧结工具内成本低廉地通过切割离合器齿轮的金属板材来生成，或者通过激光切割来生成，在这种情况下为实现精密的轮廓仅需要一圆形工作台(Rundtisch)即可。借助于激光切割来生成凹口，这样能够实现特别好的表面或切割边缘，这些表面或切割边缘仅会导致非常小的摩擦。

根据一些同步隔圈的实施例，所述同步隔圈具有多个在圆周上等距离分布的固定连接板，以便在工作时实现定心效果(Zentrierwirkung)并且能够传递更高的扭矩。

总体来说，根据本发明的实施例，固定突起(Haltenasen)以及在棘轮中与所述固定突起相对应的凹口在圆周方向上和在圆周方向的反方向上分别通过与径向方向平行的分界面来形成边界，从而使得固定突起正好在希望进行力传递的方向上与棘轮的配合面相匹配。在一些实施例中，这能够避免不期望出现的摩擦并且降低同步隔圈发生倾斜的风险。

附图说明

在下文中，将参考所附示图来对本发明的优选实施例进行详细说明。

在附图中显示的是：

图1以一整体视图和一等大视图显示了同步隔圈的一个比较示例；

图2以一整体视图和一等大视图显示了同步隔圈的一个实施例；

图3是根据本发明实施例的棘轮的视图；以及

图4是图3的棘轮的等大视图。

附图标记列表

2 第一摩擦面

4 第二摩擦面

6 对称轴

8a-c 固定连接板

10 径向方向

12 圆周方向

14a-c 固定连接板

15 同步隔圈

16a-c 固定连接板

18 棘轮

20 排档齿轮

22 离合器齿轮

24a-c 凹口

26a、b 分界面

具体实施方式

图1显示了一个传统的同步隔圈作为比较示例，该同步隔圈具有径向朝内的第一摩擦面2和径向向外的第二摩擦面4。这些摩擦面2和4相对于整个轴线6是旋转对称的，并且随着固定连接板8a-8c的距离变大而呈圆锥状逐渐变尖细(verjüngen)。连接板8a-8c分别在一预定的角度范围上沿着圆周方向12延伸。在圆周方向12上以及在圆周方向12的反方向上，该连接板通过分界面14a和14b形成边界，这两个分界面14a和14b彼此平行。当图1的同步隔圈在轴向上(也就是说在轴6的方向上)相对于棘轮中与该同步隔圈相应的凹槽或棘轮的离合器盘(Kupplungsscheibe)发生移动时，分界面的上述设置方式会导致摩擦力有所提高。

图2显示了本发明的同步隔圈14的实施例，在该实施例中，不同于在图1中所示的情况，固定连接板16a-16c在圆周方向12上以及在圆周方向12的反方向上分别由分界面18a和18b来形成边界，所述分界面18a和18b分别与径向方向10平行。也就是说，分界面18a和18b相对于整个轴6径向延伸。

其中，径向方向10被理解为任何垂直于轴6的方向。也就是说，不同于先前所示的传统的同步隔圈，在与圆周方向垂直的侧面上(umfangsseitigen)的分界面18a和18b彼此不平行，而是分别在径向方向上延伸，也就是说分界面18a和18b在朝向轴6的方向上彼此有倾斜，从而使得分界面18a和18b随着在朝内方向上与轴的径向距离不断减小而彼此靠近。

在图2所示的实施例中，固定连接板具有圆环段的形状。

根据一些实施例，能够以高效且成本低廉的方式来生成此类形状，也就是首先提供同步隔圈(15)的毛坯件，该毛坯件具有径向朝内的第一摩擦面、和径向朝外的第二摩擦面以及至少一个在轴方向上延伸超出摩擦面的未经加工的固定连接板，这些固定连接板用于抗扭(drehfest)连接到棘轮上。所述毛坯件可能例如本身就是多件式的，并且例如是由两个经过硬化并且磨削的圈所组成，在这两个圈之间封装了固定连接板的材料。当然，该毛坯件能够由任何其他的方式生成，例如将固定连接板的材料与一件式预制的双环(Doppelring)通过形状配合(formschlüssig)、力配合(kraftschlüssig)以及材料粘合(stoffschlüssig)方式进行连接。此外，该毛坯件也能够是一件式的。因此，同步隔圈能够借助于激光切割或铣削方式制成，从而使得固定连接板在圆周方向上在一圆周角区域中延伸，并且在圆周方向上和在圆周方向的反方向上通过分别平行于径向方向的分界面来形成边界。

因此，特别是对于圆环段形状的固定连接板而言，省去了对激光或切割光束高成本的控制，这是因为生成径向延伸的分界面仅仅需要将切割光线在一中间轴线上引导，而不需要如传统的解决方案一样，为了生成平行的分界面还要将对称轴进行偏移。

尽管在图2具体显示的实施例中表示了三个沿着圆周方向12等距离分布的固定连接板16a-16c，但是本领域技术人员自然能够理解，对于替代实施例而言能够使用任意其它数量的固定连接板，只要在该实施例中具有至少一个固定连接板即可。

图3显示了一个与图2中的同步隔圈相对应的、用于变速器的棘轮18的视图。在图4中以等大的视图再次显示了该棘轮18。

棘轮18具有排档齿轮(Gangverzahnung)20，该排档齿轮20始终与变速器的从动侧(abtriebsseitig)齿轮啮合，并且排档齿轮20与所述从动侧齿轮共同定义了所选档位(Getriebestufe)的传动

棘轮18还具有离合器齿轮22，该离合器齿轮22在换档时与滑动离合器和同步主体啮合，以便实现当前在变速器的机轴上松散运转的棘轮18的抗扭连接。棘轮还具有三个与固定连接板16a-16c相应的凹口24a-24c，这些凹口在圆周方向12上在一圆周角区域α中延伸，并且在圆周方向上和在圆周方向的反方向上分别通过与径向方向10平行的或者在径向方向10上的分界面26a和26b来形成边界。在制造期间，凹口24a-24c例如在制造离合器齿轮22的盘时在成型工具或烧结工具内成本低廉地通过切割离合器齿轮22的金属板材来生成，或者通过激光切割来生成，在这种情况下为实现精密的轮廓仅需要一个圆形工作台即可。

尽管在关于图3和4的讨论中令人产生了以下印象(Eindruck)，即排档齿轮和离合器齿轮是一件式构造的，但是在可供选择的实施例中同样也可以是以下情况，即排档齿轮和离合器齿轮首先作为分离的组件预先制成，并随后彼此抗扭装配到一起。此外，在可供选择的实施例中，容纳图2的同步隔圈的凹口24a-24c还能够设置在没有齿的、单独的离合器盘中，该离合器盘与齿分开预先制成并且被抗扭连接在一起，以便使得这些凹口能够容纳同步隔圈15的固定连接板14a-14c。

尽管在以上实施例中主要是根据机动车变速器来进行讨论，但是本领域的技术人员也能够理解，如本发明所述的同步隔圈以及如本发明所述的棘轮能够在整个传动设备或在需要同步系统或能够用于(profitieren)同步系统的设备中使用。

Claims (12)

1.一种同步隔圈(15)，具有：径向朝内的第一摩擦面(2)；径向朝外的第二摩擦面(4)；以及至少一个在轴方向上延伸超出摩擦面的固定连接板(16a-c)，用于抗扭连接到棘轮(18)上，其中，所述固定连接板(16a-c)在圆周方向(12)上在一圆周角区域中延伸，并且在所述圆周方向(12)上通过与第一径向方向(10)平行的分界面(18a、18b)来形成边界，以及在圆周方向的反方向上通过与第二径向方向平行的分界面来形成边界，其特征在于，两个径向方向中的至少一个不对应所述圆周角区域的对称轴。

2.如权利要求1所述的同步隔圈(15)，其特征在于，所述固定连接板(16a-c)具有圆环段的形状。

3.如权利要求1或2所述的同步隔圈(15)，其特征在于，所述同步隔圈(15)具有多个在圆周上等距离分布的固定连接板(16a-c)。

4.如权利要求1或2所述的同步隔圈(15)，其特征在于，所述摩擦面(2、4)具有随着所述固定连接板(16a-c)的轴向距离变大而逐渐变尖细的圆锥形形状。

5.如权利要求3所述的同步隔圈(15)，其特征在于，所述摩擦面(2、4)具有随着所述固定连接板(16a-c)的轴向距离变大而逐渐变尖细的圆锥形形状。

6.一种用于变速器的棘轮(18)，包括排档齿轮(20)和离合器齿轮(22)，其特征在于，所述棘轮(18)具有至少一个凹口(24a-c)用于容纳同步隔圈(15)的固定连接板(16a-c)，所述凹口(24a-c)在圆周方向(12)上在一圆周角区域中延伸，并且在所述圆周方向(12)上通过与第一径向方向(10)平行的分界面(26a、26b)来形成边界，以及在所述圆周方向的反方向上通过与第二径向方向平行的分界面来形成边界，其特征在于，两个径向方向中的至少一个不对应所述圆周角区域的对称轴。

7.如权利要求6所述的棘轮(18)，其特征在于，所述凹口(24a-c)具有圆环段的形状，并且在轴向方向(6)上从所述离合器齿轮(22)的侧面延伸出来进入所述棘轮(18)中。

8.如权利要求6或7所述的棘轮(18)，其特征在于，所述凹口(24a-c)借助于激光切割来生成。

9.如权利要求6或7所述的棘轮，其特征在于，至少一个所述凹口(24a-c)位于与所述排档齿轮(20)分离的离合器盘中，所述离合器盘与所述排档齿轮(20)抗扭连接在一起。

10.如权利要求8所述的棘轮，其特征在于，至少一个所述凹口(24a-c)位于与所述排档齿轮(20)分离的离合器盘中，所述离合器盘与所述排档齿轮(20)抗扭连接在一起。

11.一种制造同步隔圈(15)的方法，包括：

提供同步隔圈(15)的毛坯件，所述毛坯件具有径向朝内的第一摩擦面、径向朝外的第二摩擦面以及至少一个在轴向方向上延伸超出摩擦面的未经加工的固定连接板，所述固定连接板用于抗扭连接到棘轮上，以及

制成所述同步隔圈，使得所述固定连接板在圆周方向上在一圆周角区域中延伸，并且在所述圆周方向上通过与第一径向方向平行的分界面来形成边界以及在圆周方向的反方向上通过与第二径向方向平行的分界面来形成边界，其特征在于，两个径向方向中的至少一个不对应所述圆周角区域的对称轴。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，借助于激光切割或切削加工方式来实现制成所述同步隔圈。

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